[发明专利]具有改进的计数器结构的单光子计数检测器系统

权利要求书

1.一种单光子计数检测器系统（14），包括：

a)感光材料层（4）；

b)在所述感光材料层（4）中布置的NxM光检测器二极管（2）阵列；每个所述光检测器二极管（2）具有偏压接口（12）和二极管输出接口，每个光检测器二极管（2）的所述偏压接口（12）连接到偏压（V_bias）；

c）NxM高增益、低噪声读取单元（RO）阵列，每个光检测器二极管（2）具有一个读取单元（RO）;

d)每个读取单元（RO）包括：

d1)连接到所述二极管输出接口的输入接口（IN）、包括集成电容器（C_int）的高增益电压放大装置（amp），

d2)至少两条并行数字计数器线路，

d3)每条线路包括具有可独立选择的阈值（threshold1、threshold2）的比较器和对于每条计数器线路独立地确定所述数字计数器的计数间隔的可选通部（gate1、gate2）。

e)多路复用装置，允许基于每个像素或对于若干像素并行访问所述读取单元，以读取所述数字计数器给数据处理装置，将数据从芯片传递到所述数据处理装置，特别是不形成所述读取单元的整体部分的外部读取电子器件。

2.根据权利要求1所述的检测器系统，其中，设置至少两个阈值，使得一个阈值在约光子能量的一半的水平，并且至少另一阈值在约1.5倍的光子能量的水平。

3.根据权利要求1或2所述的检测器系统，其中为了适于泵浦和探测测量，所述可选通部是能够控制的，其中对于确定数量的读取单元（包括全部读取单元），在一个数字计数器中对在探测阶段（泵浦）期间的命中计数，并且在另一数字计数器中对在另一探测（非泵浦，即，不需要样本的泵浦）阶段期间的命中进行计数。

4.根据前述权利要求中任一项所述的检测器系统，其中对于确定数量的读取单元（包括全部读取单元），设置至少两个阈值以建立窗口鉴别器，由此使得一个阈值被设置为所述窗口的下边缘，而另一阈值被设置为所述窗口的上边缘。

5.根据前述权利要求中任一项所述的检测器系统，其中所述可选通部以固定频率的信号、优选地以例如10MHz到200MHz的固定频率行进的计数使能信号选通，所述信号由所述比较器的输出选通，由此仅当所述高增益电压放大装置(amp)的输出处的模拟信号高于为各个比较器（comp1、comp2、comp4）设置的阈值时，对所述固定频率信号的脉冲进行计数。

6.根据前述权利要求中任一项所述的检测器系统，其中所述多路复用装置和数据处理装置允许读取一条计数器线路、同时其他计数器线路用于下一次的数据获取。

7.根据前述权利要求中任一项所述的检测器系统，其中如果比较器输入处的信号高于比较器阈值，则通过单元的比较器、对于每个单元电荷积分放大器（amp1）独立地复位。